For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for Zjawisko zbliżenia.

Zjawisko zbliżenia

Zjawisko zbliżenia w dwóch okrągłych przewodach miedzianych. Widoczny jest rozkład gęstości prądu przy częstotliwości 20 kHz. Wymuszono prąd o amplitudzie 10 A płynący w przeciwnych kierunkach. Średnica przewodu 2 mm, a odległość między ich środkami 3 mm.

Zjawisko zbliżenia (ang. proximity effect) – zjawisko występujące w układzie dwóch lub więcej przewodników przewodzących prąd przemienny. Najczęściej występuje wspólnie ze zjawiskiem naskórkowości. Na skutek wzajemnego oddziaływania pomiędzy przewodnikami zmienia się w nich rozkład gęstości prądu. Jeżeli prądy płynące w sąsiednich przewodach mają przeciwne kierunki, to następuje przyciąganie nośników prądu (zbliżenie) i gęstość prądu rośnie w częściach przewodów leżących najbliżej siebie. Jeżeli prądy w przewodach mają ten sam kierunek to następuje odpychanie ładunków i gęstość prądu jest wtedy najwyższa w częściach przewodów najbardziej oddalonych od siebie. Zjawisko zbliżenia wpływa na efektywną rezystancję AC przewodów, a w związku z tym na powstające w nich straty mocy.

Przyczyna powstawania

[edytuj | edytuj kod]

Mechanizm powstawania zjawiska zbliżenia jest podobny jak mechanizm powstawania zjawiska naskórkowości. W zjawisku naskórkowości płynący prąd generuje powstawanie pola magnetycznego, które następnie wpływa na jego rozkład. W zjawisku zbliżenia pole magnetyczne wytwarzane przez jeden przewód wpływa na rozkład prądu przewodu znajdującego się w jego sąsiedztwie[1].

Zjawisko zbliżenia – gęstość prądu w dwóch równoległych płaskich płytach, w których prądy płyną w przeciwnych kierunkach

Pole magnetyczne wytwarzane przez przewód z prądem podlega prawu dyfuzji magnetycznej zgodnie z równaniami Maxwella[2]. Pole to wnika do przewodu, który go wytwarza, ale także do przewodów znajdujących się w jego sąsiedztwie (w zasięgu oddziaływania pola magnetycznego) na głębokość zwaną głębokością wnikania określoną wzorem[3]:

gdzie:

częstotliwość,
przenikalność magnetyczna (bezwzględna),
przewodność przewodu (odwrotność rezystywności).

Zjawisko zbliżenia w płaskich płytach

[edytuj | edytuj kod]
Zjawisko zbliżenia w czterech równoległych przewodach z prądem płynącym w tym samym kierunku

Zjawisko zbliżenia można opisać matematycznie na przykładzie dwóch przewodów w postaci płaskich płyt[4] o szerokości i nieskończonej długości oraz grubości oddalonych od siebie o (grubość w kierunku x, długość w kierunku y, a szerokość w kierunku z kartezjańskiego układu współrzędnych). Jeżeli w płytach płyną prądy w o takich samych amplitudach i przeciwnych kierunkach (odpowiednio i ) to rozkład prądu w tych przewodach można opisać równaniem:

gdzie:

Zjawisko zbliżenia w układach wieloprzewodowych

[edytuj | edytuj kod]
Zjawisko zbliżenia w układzie przewodów koncentrycznych (widoczna 1/4 przekroju) – rozkład gęstości prądu. Jeżeli prąd płynie tylko w zewnętrznym przewodniku jego największa gęstość występuje po zewnętrznej stronie. Jeżeli w wewnętrznym przewodniku popłynie prąd w przeciwnym kierunku, to prąd w zewnętrznym przewodniku przesunie się do wewnętrznej ściany
Efekt zbliżeniowy z prądami płynącymi w tym samym kierunku
I – prąd przemienny
B – pole magnetyczne
E – prądy wirowe
Efekt zbliżeniowy z prądami płynącymi w przeciwnych kierunkach

W przypadku układu wielu przewodów oddziaływanie będzie występować między każdą parą przewodów, dla której pole magnetyczne wytworzone przez jeden z przewodów będzie obejmować przewód drugi. Przykładem wieloprzewodowego zjawiska naskórkowości jest wiązka przewodów (izolowana lub nieizolowana). Zjawisko zbliżenia występuje między wszystkimi przewodami. Jeżeli we wszystkich włóknach wiązki prąd płynie w tym samym kierunku, to na skutek zjawiska zbliżenia prądy sąsiednich włókien będą się odpychały i w efekcie najwyższa gęstość prądu będzie we włóknach zewnętrznych, bo one będą oddziaływać z innymi włóknami tylko jednostronnie. Zjawisko to dotyczy również przewodów typu lica. Aby zapewnić równomierny rozkład prądu w licy włókna w takim przewodzie muszą być odpowiednio przeplatane, tak, aby na odpowiedniej długości każde z włókiem znalazło się w każdym z możliwych położeń. Sprawia to, że rezystancja zastępcza każdego z włókien jest taka sama, przez co prąd rozkłada się równomiernie.

Zjawisko zbliżenia w układach koncentrycznych

[edytuj | edytuj kod]

Bardzo interesujące jest występowanie zjawiska zbliżenia w układach koncentrycznych. Jeżeli w przewodzie rurowym będzie płynął prąd z dużą częstotliwością to największa gęstość tego prądu w wyniku zjawiska naskórkowości będzie w zewnętrznej części rury. Umieszczenie wewnątrz niej drugiej rury z prądem w kierunku przeciwnym spowoduje, że na skutek zjawiska zbliżenia prąd przesunie się z części zewnętrznej do wewnętrznej. Takie zjawisko jest obserwowane w transformatorach koncentrycznych mocy. W jego wyniku może dojść do znaczącej zmiany nie tylko rezystancji układu, ale również indukcyjności.

Przypisy

[edytuj | edytuj kod]
  1. Rajeev Bansal (ed.): Fundamentals of Engineering Electromagnetics. Boca Raton, Florida, USA: CRC Taylor & Francis Group, 2006, s. 133–136. ISBN 0-8493-7360-3. (ang.).
  2. Jean G. Van Badel: Electromagnetic Fields. Second Edition. Hoboken, New Jersey, USA: JohnWiley & Sons, Inc., 2007, s. 277–282. ISBN 978-0-471-26388-3. (ang.).
  3. Edward J. Rothwell Michael J. Cloud: Electromagnetics. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press, 2007. ISBN 0-8493-1397-X. (ang.).
  4. Maciej Krakowski: Elektrotechnika teoretyczna. Pole elektromagnetyczne. Warszawa: WNT, 1985, s. 182–185. ISBN 83-01-11953-5.

Bibliografia

[edytuj | edytuj kod]
  • Maciej Krakowski: Elektrotechnika teoretyczna. Pole elektromagnetyczne. Warszawa: WNT, 1985, s. 297. ISBN 83-01-11953-5.
  • Rajeev Bansal: Fundamentals of Engineering Electromagnetics. Boca Raton, Florida, USA: CRC Taylor & Francis Group, 2006, s. 390. ISBN 0-8493-7360-3. (ang.).
{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}}
Zjawisko zbliżenia
Listen to this article

This browser is not supported by Wikiwand :(
Wikiwand requires a browser with modern capabilities in order to provide you with the best reading experience.
Please download and use one of the following browsers:

This article was just edited, click to reload
This article has been deleted on Wikipedia (Why?)

Back to homepage

Please click Add in the dialog above
Please click Allow in the top-left corner,
then click Install Now in the dialog
Please click Open in the download dialog,
then click Install
Please click the "Downloads" icon in the Safari toolbar, open the first download in the list,
then click Install
{{::$root.activation.text}}

Install Wikiwand

Install on Chrome Install on Firefox
Don't forget to rate us

Tell your friends about Wikiwand!

Gmail Facebook Twitter Link

Enjoying Wikiwand?

Tell your friends and spread the love:
Share on Gmail Share on Facebook Share on Twitter Share on Buffer

Our magic isn't perfect

You can help our automatic cover photo selection by reporting an unsuitable photo.

This photo is visually disturbing This photo is not a good choice

Thank you for helping!


Your input will affect cover photo selection, along with input from other users.

X

Get ready for Wikiwand 2.0 🎉! the new version arrives on September 1st! Don't want to wait?